預(yù)植植被元件的制作方法
【專利說明】預(yù)植植被元件
[0001] 本發(fā)明涉及用于人造或天然表面的綠化的預(yù)植植被元件。
[0002] 植被元件用于人造或天然表面如建筑物的屋頂和電車軌道的綠化。植被元件可包 含由天然纖維如椰衣組成的植被載體。然而，天然纖維的植被載體通常甚至在植被充分生 長至預(yù)植植被元件可收獲并輸送至待綠化表面上以前快速腐爛。因此，包含天然纖維的植 被載體的該植被元件的使用限于其中容許植被在待綠化表面上生長的應(yīng)用。然而，植被的 生長需要相當(dāng)量的照顧，例如澆水和施肥，這優(yōu)選在溫室中進行以實現(xiàn)較高的生產(chǎn)效率。當(dāng) 溫室的有關(guān)人員必須訪問各分開的待綠化表面，例如高層建筑物的屋頂時，涉及相當(dāng)?shù)某?本。當(dāng)待綠化表面為電車軌道時，不僅涉及植被元件生長期間照顧的高成本，而且存在提高 的人員與電車碰撞的風(fēng)險。
[0003] 當(dāng)植被元件待應(yīng)用于傾斜表面如建筑物的傾斜屋頂或傾斜墻壁上時，天然纖維的 植被載體會在植被充分生長以賦予植被元件一些完整性以前由于腐爛而失去其機械強度， 因此，存在植被元件損失其完整性以及植被元件的（一部分）材料在傾斜表面上下滑或者 甚至從建筑物的屋頂或墻壁上掉落的高風(fēng)險。
[0004] 植被元件還可包含由合成纖維如聚酰胺_6組成的植被載體。然而，這些植被載體 不是可生物堆肥的，這意指在植被元件的壽命結(jié)束時，植被元件必須例如通過將植被元件 堆存在垃圾填埋場中而處置，這不僅是昂貴的，而且是有價值材料的浪費。作為選擇，在植 被元件的壽命結(jié)束時可例如在另一機械方法中將生長的植被和基質(zhì)與植被載體分離，并分 開地處置，導(dǎo)致相當(dāng)?shù)某杀尽?br>[0005] US 6, 219, 965 Bl 公開了具有植物保護投影（plant protection projection)的 植物生長板結(jié)構(gòu)以保護生長植被，該結(jié)構(gòu)由聚酰胺、聚丙烯或聚氯乙烯制成。
[0006] DE 102010007552 Al公開了包含在預(yù)植植被元件收獲時已經(jīng)分解的快速生物降 解膜的植被元件。
[0007] 本發(fā)明的目的是提供預(yù)植植被元件，其經(jīng)延長的時間保持足夠的強度，且在植被 元件的壽命結(jié)束時是可生物堆肥的。
[0008] 本發(fā)明的目的通過用于綠化人造或天然表面的預(yù)植植被元件實現(xiàn)，所述預(yù)植植被 元件包含具有至少50%的開放空間的擠壓絲三維纏結(jié)墊（three-dimensioinal entangled mat of extruded filament)，平行于擠壓絲三維纏結(jié)墊平面取向并與擠壓絲三維纏結(jié)墊連 接的二維材料層，其中將擠壓絲三維纏結(jié)墊用基質(zhì)填充并使植被在它上面生長以形成預(yù)植 植被墊，其特征在于擠壓絲三維纏結(jié)墊和二維材料層基本由合成聚合物材料組成，其中選 擇所述合成聚合物材料使得預(yù)植植被元件是可生物堆肥的。
[0009] 當(dāng)預(yù)植植被元件安裝在傾斜表面上時，預(yù)植植被元件中擠壓絲三維纏結(jié)墊和二維 材料層的合成聚合物材料提供足夠的強度和/或模量以經(jīng)得起重力和/或剪切應(yīng)力，甚至 在延長的時間以后。
[0010] 優(yōu)選，如根據(jù)EN-ISO 10319-1996測定，預(yù)植植被元件保持至少50%，更優(yōu)選至少 60%，最優(yōu)選至少75%的其機械性能至少5年，更優(yōu)選至少10年，最優(yōu)選至少25年，特別是 擠壓絲三維纏結(jié)墊和/或與擠壓絲三維纏結(jié)墊連接的二維材料層的斷裂強度和/或斷裂伸 長率。由于完整植被元件是可生物堆肥的，植被元件可在預(yù)植植被元件的壽命結(jié)束時，例如 在30-50年以后轉(zhuǎn)變成有價值的原料。
[0011] 擠壓絲三維纏結(jié)墊可由隨機鋪設(shè)在成型基質(zhì)上并在它們交叉的地方結(jié)合的擠壓 絲制成。優(yōu)選，擠壓絲在鋪設(shè)在成型基質(zhì)上以前僅通過重力拉伸。絲可不規(guī)則地成環(huán)并混 入具有大開放空間的高度多孔三維結(jié)構(gòu)中。在本文中，擠壓絲三維纏結(jié)墊的開放空間定義 為在給定面積上夾住擠壓絲三維纏結(jié)墊的兩個平面之間的總體積減去擠壓絲本身占據(jù)的 體積，作為百分數(shù)。開放空間可例如為至少50%，優(yōu)選至少75%，更優(yōu)選至少85%，甚至更 優(yōu)選至少90 %，甚至更優(yōu)選至少95 %，最優(yōu)選至少98 %。
[0012] 擠壓絲三維纏結(jié)墊可在約2mm至約IOOmm的寬范圍內(nèi)變化。優(yōu)選，擠壓絲三維纏 結(jié)墊的厚度為2-30mm，更優(yōu)選5-20mm，最優(yōu)選10-20mm以提供基質(zhì)的足夠空間。
[0013] 擠壓絲三維纏結(jié)墊中絲的厚度或直徑可以為0. 1-2. 5mm，優(yōu)選0. 2-2. 0mm，更優(yōu)選 0. 3-1. 5mm，甚至更優(yōu)選0. 4-1. 2mm，最優(yōu)選0. 5-0. 8mm。擠壓絲的厚度可用于進一步調(diào)整可 生物堆肥性的容易性和在延長的時間以后保留在預(yù)植植被元件中的機械性能的水平。隨著 擠壓絲的厚度提高，根據(jù)EN13432的生物降解性的容易性會降低，同時保留在預(yù)植植被元 件中的機械性能的水平會提高。生物降解性的容易性會隨著擠壓絲的厚度降低而提高，同 時保留在預(yù)植植被元件中的機械性能的水平會降低。
[0014] 特別低，所選擇的合成聚合物材料和擠壓絲厚度的組合可用于使生物降解性與在 延長的時間以后保留在預(yù)植植被元件中的機械性能的水平協(xié)調(diào)。
[0015] 二維材料層可包含膜、機織物、非機織物或針織物。二維材料層提供屏障以防在植 被生長時基質(zhì)從植被元件中消失，例如由于（重）降雨而腐蝕。二維材料的厚度優(yōu)選為5mm 或更小，更優(yōu)選2mm或更小，最優(yōu)選Imm或更小。
[0016] 二維材料層可通過任何合適的方法，例如通過機械方法如通過縫紉和/或針織， 通過熱結(jié)合如熱空氣結(jié)合或超聲波結(jié)合，和/或通過粘合劑如熱熔體而與擠壓絲三維纏結(jié) 墊連接。
[0017] 二維機織物、非機織物或針織物可包含生物組分纖維、絲和/或帶以使非機織物 與絲的三維纏結(jié)墊熱結(jié)合。
[0018] 二維材料層可以為包含至少兩種聚合物組分以使膜與絲的三維纏結(jié)墊熱結(jié)合的 共擠出膜。
[0019] 二維材料層的結(jié)構(gòu)可使得植被的根可生長通過二維材料層以提供給預(yù)植植被元 件提尚的完整性。
[0020] 二維材料層可以與擠壓絲三維纏結(jié)墊一起整體地形成，其中一部分擠壓絲形成三 維纏結(jié)墊且一部分擠壓絲形成二維材料層，其中擠壓絲優(yōu)選在其交叉的地方結(jié)合。二維材 料層和擠壓絲三維纏結(jié)墊的這一整體組合例如可以以Enkamat# Flatback名稱得到。二 維材料層和擠壓絲三維纏結(jié)墊的整體組合可具有至多2700m擠壓絲每m2墊。
[0021] 二維材料層可包含多個孔，優(yōu)選50-1500個孔/m2以使植被元件在安裝在屋頂上 期間甚至在大的屋頂高度下對風(fēng)吸力不敏感，因為孔能使壓力的中間均衡在植被元件的上 面與下面之間進行?？椎臄?shù)目可根據(jù)屋頂高度的變化選擇。
[0022] 二維材料層中的孔可具有非圓形橫截面，例如矩形，具有限定橫截面的兩個相對 側(cè)之間的最大距離的主要尺寸和限定橫截面的兩個相對側(cè)之間的最小距離的次要尺寸。非 圓形橫截面的次要尺寸優(yōu)選為2-20_。非圓形孔可例如通過形成開放編織物的編織方法或 者通過沖孔方法引入二維材料層中。
[0023] 二維材料層中的孔也可具有直徑優(yōu)選為2-20_的圓形橫截面。圓形孔可例如通 過沖孔方法或者通過用熱針制備孔而引入二維材料層中。
[0024] 包含多個孔的二維材料層可以為開放編織物、多孔機織物如多孔封閉機織物、多 孔膜、多孔非機織物或針織物。
[0025] 預(yù)植優(yōu)選不包含如US 6, 219, 965 Bl所述的植物保護投影。當(dāng)將植被元件預(yù)植被 在可控位置上時，不需要植物保護投影。
[0026] 植被在植被元件上生長以形成預(yù)植植被元件可花費相當(dāng)量的時間，例如9-36個 月，優(yōu)選9-18個月。當(dāng)植被生長至表面的至少50%水平時，將植被元件的表面用植被覆蓋， 優(yōu)選至少60 %，更優(yōu)選至少75 %，最優(yōu)選至少90 %的植被元件表面用植被覆蓋，可將預(yù)植 植被元件卷起并輸送至待綠化表面，例如建筑物的屋頂，所述屋頂為水平或傾斜的，建筑物 的墻壁，所述墻壁為垂直或傾斜的，或者電車軌道。將生長至植被元件表面的至少50%的植 被用植被覆蓋履行關(guān)于綠色屋頂?shù)腇LL標(biāo)準(zhǔn)。
[0027] 在植被元件上生長的植被可以為任何類型的較低級和/或較高級植物。優(yōu)選植被 包含蘚類和/或景天屬植物。
[0028] 基質(zhì)可以為適于使植被生長的任何基質(zhì)，可包括例如砂、碎石、熔巖石和/或肥 料。碎石和/或熔巖石優(yōu)選具有能使碎石和/或熔巖石填充擠壓絲三維墊的擠壓絲之間的 間隙并提供孔隙率使得生長植被的根可滲透到碎石和/或熔巖石之間的直徑。優(yōu)選，碎石 和/或恪巖石具有〇-8_，優(yōu)選0_3mm的尺寸。優(yōu)選，基質(zhì)包含恪巖石以降低預(yù)植植被元件 的重量，這降低待綠化表面上的負荷并簡化預(yù)植植被元件的運輸和安裝。
[0029] 擠壓絲三維纏結(jié)墊和二維材料層基本由合成聚合物材料組成，這意指擠壓絲三維 纏結(jié)墊和二維材料層至少90重量％，優(yōu)選至少95重量％，更優(yōu)選至少98重量％由合成聚 合物材料組成。
[0030] 擠壓絲三維纏結(jié)墊和二維材料層可臨時地暴露于紫外線（UV-A和/或UV-B)輻射 下，直至植被覆蓋植被元件的表面。因此，擠壓絲三維纏結(jié)墊和二維材料層可包含添加劑如 UV穩(wěn)定劑、結(jié)晶促進劑和/或加工助劑。
[0031] 選擇合成聚合物材料使得植被元件在預(yù)植植被元件的壽命結(jié)束時是可生物堆肥 的。合成聚合物材料可包含通過羥基羧酸的縮聚反應(yīng)或者交酯的開環(huán)聚合而制備的聚合 物。優(yōu)選的合成聚合物材料包含a-、0-、y-、S -或e -羥基酯的聚合物。
[0032] 優(yōu)選，選擇構(gòu)成擠壓絲三維纏結(jié)墊的合成聚合物材料以包含來自以下組的聚合 物：聚羥基鏈烷酸酯（PHA)，例如聚羥基丁酸酯（PHB)、聚羥基戊酸酯（PHV)、聚-(3-羥基丁 酸酯-co-3-羥基戊酸酯）PHVB或聚羥基己酸酯（PHH)，例如以Mirel商標(biāo)由Metabolix得 到，聚乳酸（PLA)、聚羥基乙酸（PGA)、聚已內(nèi)酯（PCL)、聚-(6-丁內(nèi)酯（PBL)、聚丁二酸丁二 醇酯（PBS)、纖維素衍生物和/或其混合物。在一個優(yōu)選實施方案中，構(gòu)成擠壓絲三維纏結(jié) 墊的合成聚合物材料為聚乳酸（PLA)。
[0033] 優(yōu)選，還選擇制成二維材料層的合成聚合物材料以包含來自以下組的聚合物： 聚羥基鏈烷酸酯（PHA)如聚羥基丁酸酯（PHB)、聚羥基戊酸酯（PHV)、聚-(3-羥基丁酸 酯-co-3-羥基戊酸酯）PHVB或聚羥基己酸酯（PHH)、聚乳酸（PLA)、聚羥基乙酸（PGA)、聚已 內(nèi)酯（PCL)、聚-(6-丁內(nèi)酯（PB